CN217525141U - 单通道肌电传感器装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种单通道肌电传感器装置，包括单通道金属电极、单通道阻抗放大器、微控制器电路、RS485电平转换模块、第一线性稳压电路、第二线性稳压电路以及LED指示电路，单通道金属电极连接单通道阻抗放大器的输入端；单通道阻抗放大器的输出端连接微控制器电路的输入端；微控制器电路的PWM输出端连接LED指示电路，微控制器电路通过串口连接RS485电平转换模块的输入端；所述第一线性稳压电路分别连接单通道金属电极和单通道阻抗放大器；所述第二线性稳压电路分别连接单通道阻抗放大器和微控制器电路。本实用新型通过设置第一线性稳压电路和第二线性稳压电路，实现了电路高稳定性和高精度要求。设置LED指示电路，通过LED灯实现不同的状态展示。
Description
技术领域
本实用新型涉及传感器领域，具体地，涉及一种单通道肌电传感器装置。
背景技术
肌电传感器是一种主动感应传感器，它的使用操作简单，能提供极高质量的信号。现有的肌电传感器精度不高，稳定性较差。
专利文献为CN211723165U的实用新型专利公开了一种肌电传感器及假肢设备，所述肌电传感器包括：固定件，所述固定件用于安装在穿戴件上，所述固定件上设有驱动机构；以及，传感器本体，所述传感器本体设于所述固定件的一侧，所述传感器本体包括用于与人体接触的肌电感应件；所述传感器本体与所述驱动机构连接，所述驱动机构用于驱动所述传感器本体向靠近或远离所述固定件的方向移动，所述传感器本体具有靠近所述固定件的避让位置、及远离所述固定件以用于与人体接触的感应位置。但是上述方案存在精度不高，稳定性较差的问题。
实用新型内容
针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种单通道肌电传感器装置。
根据本实用新型提供的一种单通道肌电传感器装置，包括单通道金属电极1、单通道阻抗放大器2、微控制器电路3、RS485电平转换模块4、第一线性稳压电路5、第二线性稳压电路6以及LED指示电路7，其中：
单通道金属电极1连接单通道阻抗放大器2的输入端；
单通道阻抗放大器2的输出端连接微控制器电路3的输入端；
微控制器电路3的PWM输出端连接LED指示电路7，微控制器电路3通过串口连接RS485电平转换模块4的输入端；
所述第一线性稳压电路5分别连接单通道金属电极1和单通道阻抗放大器2；
所述第二线性稳压电路6分别连接单通道阻抗放大器2和微控制器电路3。
优选地，所述单通道金属电极1由三块镀金金属片组成，分别按输入正极、参考极、输入负极排列。
优选地，单通道金属电极1和单通道阻抗放大器2集成在一块PCB上，单通道金属电极1的三块电极焊接在背面，通过PCB引线连接。
优选地，所述单通道阻抗放大器2采用AD8220ARMZ-R7运算放大器，所述AD8220ARMZ-R7运算放大器的1引脚与单通道金属电极(1)的输入负极之间串联100 欧姆电阻。所述AD8220ARMZ-R7运算放大器的4引脚与单通道金属电极(1)的输入正极之间串联100欧姆电阻。所述AD8220ARMZ-R7运算放大器的6引脚与单通道金属电极 (1)的参考极直接相连。
优选地，所述微控制器电路(3)采用STM32G071GBU6作为控制芯片，所述STM32G071GBU6的6引脚连接单通道阻抗放大器(2)的滤波输出AOUT1；所述 STM32G071GBU6的28引脚连接LED指示电路(7)中的D1的阳极。
优选地，RS485电平转换模块(4)采用SIT485CUA芯片，所述SIT485CUA芯片的1 引脚连接STM32G071GBU6的27引脚。所述SIT485CUA芯片的2、3引脚连接STM32G071GBU6 的23引脚。所述SIT485CUA芯片的1引脚连接STM32G071GBU6的26引脚。
优选地，所述第一线性稳压电路5使用低噪声线性稳压器LP5907MFX-1.5/NOPB输出 1.5V，提供给单通道金属电极1和单通道阻抗放大器2作为参考电压。
优选地，所述第一线性稳压电路5采用1K欧姆电阻作为负载。
优选地，所述第二线性稳压电路6使用低噪声线性稳压器LP5907MFX-3.0/NOPB输出 3.0V提供给单通道阻抗放大器2和微控制器电路3作为电源。
与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：
1、本实用新型设计巧妙、结构合理且成本较低。
2、本实用新型通过设置第一线性稳压电路和第二线性稳压电路，实现了电路高稳定性和高精度要求。
3、本实用新型设置LED指示电路，通过LED灯实现不同的状态展示。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本实用新型中的整体电路结构图；
图2为本实用新型中的单通道金属电极输入电路示意图；
图3为本实用新型中的单通道、高增益高输入阻抗放大器电路示意图；
图4为本实用新型中的微控制器电路示意图；
图5为本实用新型中的RS485电平转换电路示意图。
图6为本实用新型中的第一线性稳压电路示意图。
图7为本实用新型中的第二线性稳压电路示意图。
图8为本实用新型中的LED指示电路示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
如图1至图8所示，根据本实用新型提供的一种单通道肌电传感器装置，包括单通道金属电极1、单通道高增益、高输入阻抗放大器2、微控制器电路3、RS485电平转换 4、第一线性稳压电路5、第二线性稳压电路6以及LED指示电路7，其中所述单通道金属电极1的输出端与单通道高增益、高输入阻抗放大器2的输入端串联；所述单通道高增益、高输入阻抗放大器2的输出端与所述微控制器电路3的输入端连接；所述微控制器电路3通过串口与所述RS485电平转换4输入端连接；所述微控制器电路3的PWM输出与所述LED指示电路7输入端连接；所述第一线性稳压电路5输出端与单通道金属电极1和单通道高增益、高输入阻抗放大器2连接。所述第二线性稳压电路6输出端与单通道高增益、高输入阻抗放大器2和微控制器电路3连接。
进一步的，单通道金属电极1由三块镀金金属片组成，分别按输入正、参考极、输入负排列，在保证较大面积、降低信号源阻抗的同时，还增加了差分输入极的距离，可以获得更大的肌电电位差。
单通道金属电极1和单通道高增益、高输入阻抗放大器2集成在一块PCB上，三块电极焊接在背面，通过PCB引线连接。和市面上一些通过线对板连接器的连接方式相比，大大降低了信号传输过程中受到的干扰。
高输入阻抗放大器2采用极高输入阻抗的运算放器AD8220ARMZ-R7，相较于INA333AIDGKR，其输入阻抗高两个数量级，大大减小了对皮肤接触电阻的要求，采集的信号更加灵敏。
所述第一线性稳压电路5使用低噪声线性稳压器LP5907MFX-1.5/NOPB输出1.5V，提供给单通道金属电极1和单通道高增益、高输入阻抗放大器2作为参考电压，避免了放大器对负电源的要求。第一线性稳压电路5采用1K欧姆电阻R9作为负载，提高线性稳压器作为参考电压且负载很小时的稳定性和输出精度。
所述第二线性稳压电路6使用低噪声线性稳压器LP5907MFX-3.0/NOPB输出3.0V提供给单通道高增益、高输入阻抗放大器2和微控制器电路3作为电源，增加放大电路和 ADC的精度。
所述微控制器电路3采用STM32G071GBU6作为控制芯片。
微控制器电路3通过对信号分析信号可以识别出肌电传感器的状态，如悬空、接触到皮肤以及检测到肌电信号，并通过PWM控制LED指示电路7中的LED灯亮灭闪烁、呼吸灯等效果将肌电传感器状态展示出来。
RS485电平转换4采用SIT485CUA，在高速度、小体积的同时，成本更低。
第一线性稳压电路5输出1.5V给单通道金属电极1和单通道高增益、高输入阻抗放大器2提供参考电压，第二线性稳压电路6给单通道高增益、高输入阻抗放大器2和微控制器电路3提供正常工作所需电压和电流。单通道金属电极1与人体肌肉附近的皮肤表面贴合，获取电压信号，然后将电压信号传递给单通道阻抗放大器2 进行放大，单通道高增益、高输入阻抗放大器2将信号放大以后传递到微控制器电路3 的ADC输入端，微控制器电路3采集ADC信号并对信号进行滤波等处理，再利用串口、通过RS485电平转换信号与其他设备进行通讯。微控制器电路3通过对信号分析信号可以识别出肌电传感器的状态，如悬空、接触到皮肤以及检测到肌电信号，并通过PWM控制LED指示电路7中的LED灯亮灭闪烁、呼吸灯等效果将肌电传感器状态展示出来。
以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (9)
1.一种单通道肌电传感器装置，其特征在于，包括单通道金属电极(1)、单通道阻抗放大器(2)、微控制器电路(3)、RS485电平转换模块(4)、第一线性稳压电路(5)、第二线性稳压电路(6)以及LED指示电路(7)，其中：
单通道金属电极(1)连接单通道阻抗放大器(2)的输入端；
单通道阻抗放大器(2)的输出端连接微控制器电路(3)的输入端；
微控制器电路(3)的PWM输出端连接LED指示电路(7)，微控制器电路(3)通过串口连接RS485电平转换模块(4)的输入端；
所述第一线性稳压电路(5)分别连接单通道金属电极(1)和单通道阻抗放大器(2)；
所述第二线性稳压电路(6)分别连接单通道阻抗放大器(2)和微控制器电路(3)。
2.根据权利要求1所述的单通道肌电传感器装置，其特征在于，所述单通道金属电极(1)由三块镀金金属片组成，分别按输入正极、参考极、输入负极排列。
3.根据权利要求2所述的单通道肌电传感器装置，其特征在于，单通道金属电极(1)和单通道阻抗放大器(2)集成在一块PCB上，单通道金属电极(1)的三块电极焊接在背面，通过PCB引线连接。
4.根据权利要求3所述的单通道肌电传感器装置，其特征在于，所述单通道阻抗放大器(2)采用AD8220ARMZ-R7运算放大器，所述AD8220ARMZ-R7运算放大器的1引脚与单通道金属电极(1)的输入负极之间串联100欧姆电阻；所述AD8220ARMZ-R7运算放大器的4引脚与单通道金属电极(1)的输入正极之间串联100欧姆电阻；所述AD8220ARMZ-R7运算放大器的6引脚与单通道金属电极(1)的参考极直接相连。
5.根据权利要求4所述的单通道肌电传感器装置，其特征在于，所述微控制器电路(3)采用STM32G071GBU6作为控制芯片，所述STM32G071GBU6的6引脚连接单通道阻抗放大器(2)的滤波输出AOUT1；所述STM32G071GBU6的28引脚连接LED指示电路(7)中的D1的阳极。
6.根据权利要求5所述的单通道肌电传感器装置，其特征在于，RS485电平转换模块(4)采用SIT485CUA芯片，所述SIT485CUA芯片的1引脚连接STM32G071GBU6的27引脚，所述SIT485CUA芯片的2、3引脚连接STM32G071GBU6的23引脚；所述SIT485CUA芯片的1引脚连接STM32G071GBU6的26引脚。
7.根据权利要求1所述的单通道肌电传感器装置，其特征在于，所述第一线性稳压电路(5)使用低噪声线性稳压器LP5907MFX-1.5/NOPB输出1.5V，提供给单通道金属电极(1)和单通道阻抗放大器(2)作为参考电压。
8.根据权利要求7所述的单通道肌电传感器装置，其特征在于，所述第一线性稳压电路(5)采用1K欧姆电阻作为负载。
9.根据权利要求1所述的单通道肌电传感器装置，其特征在于，所述第二线性稳压电路(6)使用低噪声线性稳压器LP5907MFX-3.0/NOPB输出3.0V提供给单通道阻抗放大器(2)和微控制器电路(3)作为电源。
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| CN202122629626.7U Active CN217525141U (zh) | 2021-10-29 | 2021-10-29 | 单通道肌电传感器装置 |
Country Status (1)
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2021
- 2021-10-29 CN CN202122629626.7U patent/CN217525141U/zh active Active
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